水電站發(fā)電機(jī)異常振動故障問題及排除方式研究

王偉彬

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)也在逐漸崛起，而發(fā)電機(jī)在水電站的運行過程中起著非常重要的作用，一定要確保發(fā)電機(jī)的良好運行。但是，發(fā)電機(jī)在水電站的使用中經(jīng)常會出現(xiàn)各種各樣的故障，異常振動就是一項非常常見的故障，而且也是非常重要的，一定要對其引起重視，該文對水電站發(fā)電機(jī)異常振動故障造成的危害以及發(fā)生的原因和解決措施進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望能夠確保發(fā)電機(jī)在水電站中有效運行。

關(guān)鍵詞：水電站 發(fā)電機(jī) 異常振動 原因 排除方式

中圖分類號：TM34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）03（b）-0052-02

近年來，在我國電力事業(yè)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，水電站也隨之發(fā)生了很大的改變，不僅能夠充分滿足我國對電力的需求，還能保障人們的用電安全，實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，在一定程度上提高了我國城市的發(fā)展質(zhì)量。水電站中的發(fā)電機(jī)在水電站發(fā)展過程中起著非常重要的作用，因此，一定要做好發(fā)電機(jī)的維修保養(yǎng)工作，使水電站在安全有效的環(huán)境下運行。在發(fā)電機(jī)運行的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)零部件受損、變形的情況，這主要是由于發(fā)電機(jī)異常振動造成的，對發(fā)電機(jī)的運行效率產(chǎn)生了很大的影響。為了能夠確保發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運行，該文對水電站發(fā)電機(jī)異常振動故障問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，并且給出了解決的具體措施，希望實現(xiàn)水電站發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運行。

1 水電站發(fā)電機(jī)異常振動的原因

1.1 發(fā)電機(jī)的油膜振蕩

通常情況下，發(fā)電機(jī)的油膜振蕩是在發(fā)電機(jī)組啟動上升的過程中產(chǎn)生的，因為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子在軸承油膜高速旋轉(zhuǎn)的情況下會受到比較大的荷載作用，最初的穩(wěn)定性就會遭到破壞，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出現(xiàn)了油膜振蕩的現(xiàn)象。在發(fā)電機(jī)實際的運行過程中，轉(zhuǎn)子在軸承油膜上呈現(xiàn)穩(wěn)定運行的狀態(tài)，而且轉(zhuǎn)軸會圍著軸線不斷旋轉(zhuǎn)，但是，如果運行的穩(wěn)定受到破壞，軸頸旋轉(zhuǎn)的線速度就會不斷增大，并且轉(zhuǎn)子和軸承之間的摩擦也會逐漸增大，產(chǎn)生過多的損耗，這時軸系的臨界轉(zhuǎn)速就會逐漸降低，而油膜的壓力會逐漸上升，進(jìn)而出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)油膜振蕩的現(xiàn)象，對發(fā)電機(jī)組的運行情況產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響[1]。在發(fā)電機(jī)發(fā)生油膜振蕩時，振動會跟隨轉(zhuǎn)速的增加而增大，但是，振幅還是保持不變，如果軸頸的轉(zhuǎn)速一直增加，半速渦動的振動頻率也會一直處在上升的狀態(tài)。直到振動頻率上升到為轉(zhuǎn)子第一臨界轉(zhuǎn)速的兩倍時，渦輪就會出現(xiàn)放大的現(xiàn)象，而且增幅也會相應(yīng)增加，使轉(zhuǎn)軸出現(xiàn)比較明顯的跳動情況。如果發(fā)電機(jī)的油膜振蕩情況比較嚴(yán)重，就會給發(fā)電機(jī)組主軸的表面部分帶來一定的影響，從而出現(xiàn)異常振動的情況。

1.2 發(fā)電機(jī)的汽流激振

對于發(fā)電機(jī)的汽流激振來說，主要具有以下幾方面的特點：首先，如果發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷超過某一個負(fù)荷點，那么軸振動的情況就會更加嚴(yán)重；但是如果將負(fù)荷下降到小于負(fù)荷點的位置，振動的情況就會立即減?。黄浯?，發(fā)電機(jī)振動的頻率基本上與高壓轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速相等，或者是小于它，主要是因為發(fā)電機(jī)中的葉片在受到不平衡的氣體沖擊時，就會出現(xiàn)汽流激振的現(xiàn)象，而且，一些大型發(fā)電機(jī)組的末級比較長，當(dāng)氣體徘徊在葉片的末端時，就會出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象，使氣流道出現(xiàn)混亂的情況，從而發(fā)生汽流激振的現(xiàn)象。另外，軸封也是導(dǎo)致出現(xiàn)汽流激振的原因之一。

1.3 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子熱彎曲

在水電站發(fā)電機(jī)的運行過程中，轉(zhuǎn)子熱彎曲而導(dǎo)致的振動是由于一倍頻振幅的增加，這和轉(zhuǎn)子溫度、蒸汽參數(shù)之間具有非常緊密的聯(lián)系，而轉(zhuǎn)子熱彎曲的現(xiàn)象基本上是在發(fā)電機(jī)組冷態(tài)起機(jī)定速后帶負(fù)荷時期發(fā)生的，這時的轉(zhuǎn)子溫度處在不斷上升的階段，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了熱彎曲的現(xiàn)象，并且一倍頻振動也逐漸增加，有可能還會導(dǎo)致相位發(fā)生相應(yīng)的變化[2]。另外，如果轉(zhuǎn)子熱彎曲的作用比不平衡量大時，在臨界轉(zhuǎn)速之上就會出現(xiàn)振幅下降的現(xiàn)象。

1.4 發(fā)電機(jī)的摩擦振動

發(fā)電機(jī)發(fā)生摩擦振動的原因主要是因為發(fā)電機(jī)中用來轉(zhuǎn)動的葉輪、主軸、聯(lián)軸等零部件在長期的使用過程中受到了作用力和高溫條件的影響，從而出現(xiàn)了熱彎曲的現(xiàn)象，導(dǎo)致最開始的平衡狀態(tài)被破壞，并且發(fā)生了異常振動的情況，但是，這時發(fā)電機(jī)的振動信號仍然以工頻為主頻。對于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子來說，由于會受到?jīng)_擊或者是其他因素的影響，經(jīng)常會產(chǎn)生一些分頻、倍頻以及高頻分量，甚至有的時候還會出現(xiàn)波形的削頂情況。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)摩擦振動的情況下，振動的頻率以及幅值等還是會具有波動的特征，而且在摩擦振動時間比較長的情況下還會出現(xiàn)渦動的情況。

2 水電站發(fā)電機(jī)異常振動的排除方式

2.1 發(fā)電機(jī)油膜振蕩的排除方式

通過分析發(fā)電機(jī)組油膜振蕩的故障問題可以得出，要想切實提高發(fā)電機(jī)軸承和轉(zhuǎn)子工作的安全性和可靠性，一定要減小軸承和轉(zhuǎn)子之間的摩擦力，利用壓力和濕度都非常符合標(biāo)準(zhǔn)的潤滑油來減小潤滑動力的粘度。一般情況下，潤滑油的粘度越大，油膜的承載力也會越大，但是，要是沒有限制地加大潤滑油的粘度，就會使?jié)櫥偷木鶆蛄κ艿狡茐?，從而增加了摩擦力。另外，還可以利用減小軸瓦頂部間隙、增加軸瓦軸承的寬度以及減小軸頸和軸瓦之間的接觸等來排除發(fā)電機(jī)的油膜振蕩故障問題。

2.2 發(fā)電機(jī)汽流激振的排除方式

對于發(fā)電機(jī)的汽流激振故障來說，要想對其進(jìn)行有效排除，并且提高維修的質(zhì)量，一定要檢驗轉(zhuǎn)子的動平衡情況，使轉(zhuǎn)子的質(zhì)量心和旋轉(zhuǎn)中心維持在一致的狀態(tài)。另外，在對發(fā)電機(jī)進(jìn)行日常的檢查時，相關(guān)的工作人員一定要詳細(xì)地記錄好發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的振動情況，包括數(shù)據(jù)和具體的信息等，之后再根據(jù)其他的因素來繪制出轉(zhuǎn)子的振動曲線，查看曲線的變化情況是否正常，從而排除發(fā)電機(jī)的氣流激蕩故障。

2.3 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲的排除方式

對于發(fā)電機(jī)來說，如果其中的轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了熱彎曲的現(xiàn)象，就要用新的轉(zhuǎn)子來替換已經(jīng)彎曲的轉(zhuǎn)子，在這種情況下，異常振動的情況就會減小，久而久之，整個發(fā)電機(jī)組的異常振動情況都會消失，那么發(fā)電機(jī)就能在水電站中更加安全、穩(wěn)定地運行[3]。

2.4 發(fā)電機(jī)摩擦振動的排除方式

在發(fā)電機(jī)中的工作過程中，轉(zhuǎn)子的工作非常繁瑣，不僅要受到氣流的作用，還要面臨高速旋轉(zhuǎn)的情況，另外，還會受到高溫環(huán)境、潮濕環(huán)境以及高雅環(huán)境的影響，致使轉(zhuǎn)子不能正常地運行，因此，一定要對轉(zhuǎn)子的維修和保養(yǎng)工作引起重視。如果發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組中出現(xiàn)異常振動的情況，一定要及時利用相應(yīng)的手段來更換發(fā)電機(jī)中造成摩擦振動的部件，防止因為摩擦振動使整個發(fā)電機(jī)組處在運行不順利的狀態(tài)。

3 結(jié)語

綜上所述，在水電站的運行過程中，發(fā)電機(jī)是一個非常重要的設(shè)備，它的運行狀態(tài)對水電站的電力輸送情況具有直接的影響，因此，一定要做好發(fā)電機(jī)的維修和保養(yǎng)工作。但是，在水電站的實際工作過程中，發(fā)電機(jī)的異常振動故障已經(jīng)成為了非常常見的故障問題，水電站一定要對其引起重視，所以，一定要利用有效的方法對發(fā)電機(jī)異常振動故障進(jìn)行排除，并且給出具體的維修方案，實現(xiàn)發(fā)電機(jī)在水電站中安全有效地運行。只有充分確保發(fā)電機(jī)能夠在安全的情況下進(jìn)行運行，才能保障水電站在安全穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)行電力的輸送，切實提高水電站的運行效率和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 邵永斌.大型發(fā)電機(jī)定子繞組常見故障的分析及處理[J]. 大電機(jī)技術(shù)，2014（6）：27-31.

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[3] 楊平，周令.水電站水輪發(fā)電機(jī)端部渦流損耗計算研究綜述[J].湖南農(nóng)機(jī)，2013（3）：60-61.